Termistor
Termistor (termistor, termisk modstand) er en halvlederanordning , hvis elektriske modstand varierer afhængigt af dens temperatur [1] .
Termistoren blev opfundet af Samuel Ruben i 1930 [2] .
Termistorer er lavet af materialer med en høj temperaturmodstandskoefficient (TCR), som typisk er størrelsesordener højere end TCR for metaller og metallegeringer .
Design og typer af termistorer
Termistorens resistive element er fremstillet ved pulvermetallurgi af oxider , halogenider , chalcogenider af nogle metaller, i forskellige designs, for eksempel i form af stænger, rør, skiver, skiver, perler, tynde plader og størrelser fra 1- 10 mikrometer til flere centimeter .
I henhold til typen af modstandsafhængighed af temperatur skelnes termistorer med negative ( NTC - termistorer, fra ordene "Negativ T - temperaturkoefficient " ) og positiv ( PTC - termistorer , fra ordene " Positiv T - temperaturkoefficient " eller posistorer ) temperaturkoefficient for modstand (eller TKS). For posistorer stiger deres modstand med stigende temperatur; for NTC -termistorer fører en stigning i temperaturen til et fald i deres modstand.
Negative TCR-termistorer ( NTC - termistorer) er fremstillet af en blanding af polykrystallinske overgangsmetaloxider ( for eksempel MnO , Co Ox , NiO og CuO ) , halvledere af typen A III B V , glasagtige, doterede halvledere ( Ge og Si ), og andre materialer. PTC termistorer er lavet af faste opløsninger baseret på BaTiO 3 , hvilket giver en positiv TCR.
Konventionelt klassificeres termistorer som lav temperatur (designet til at fungere ved temperaturer under 170 K ), mellemtemperatur (fra 170 til 510 K) og høj temperatur (over 570 K). Termistorer er tilgængelige til drift ved temperaturer fra 900 til 1300 K.
Termistorer er i stand til at fungere under forskellige klimatiske forhold og under betydelige mekaniske belastninger. Men over tid, under alvorlige driftsforhold, for eksempel termisk cykling, er der en ændring i dens oprindelige termoelektriske egenskaber, såsom:
- nominel (ved 25 °C ) elektrisk modstand;
- temperaturkoefficient for modstand.
Der er også kombinerede enheder, såsom termistorer med indirekte opvarmning. I disse enheder er en termistor og et varmeelement galvanisk isoleret fra det kombineret i et hus , som indstiller termistorens temperatur og følgelig dens elektriske modstand. Sådanne apparater kan anvendes som en variabel modstand styret af den spænding , der påføres varmeelementet i et sådant kombinationsapparat.
Temperaturen beregnes ved hjælp af Steinhart-Hart-ligningen :
![{\displaystyle {1 \over T}=A+B\ln(R)+C[\ln(R)]^{3))](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/647af0694e3c498e467ff43221e0c071ddb87a9a)
hvor T er temperaturen, K ;
R - modstand, Ohm ;
A, B, C - termistorkonstanter bestemt under kalibrering ved tre temperaturpunkter med en afstand på mindst 10 °C fra hinanden.
En af de væsentlige ulemper ved "perle"-termistorer som temperatursensorer er, at de ikke er udskiftelige og kræver individuel kalibrering [3] . Der er ingen standarder, der regulerer deres modstands-temperaturklassificering. "Disk" termistorer kan udskiftes, men den bedste tilladte fejl er ikke mindre end 0,05 ° C i området fra 0 til 70 ° C. En typisk 10 kΩ termistor i området 0-100°C har koefficienter tæt på følgende værdier:
; ; .
Driftsmåde for termistorer og deres anvendelse
Termistors driftsmåde afhænger af det valgte driftspunkt på strømspændingskarakteristikken (eller CVC) for en sådan enhed. Til gengæld afhænger CVC'en af temperaturen på enheden og termistorens designfunktioner.
Termistorer med et driftspunkt indstillet på den lineære sektion af CVC'en bruges til at kontrollere temperaturændringer og kompensere for parametre ( elektrisk spænding eller elektrisk strøm ) af elektriske kredsløb, der er opstået som følge af temperaturændringer. Termistorer med et arbejdspunkt indstillet på den nedadgående sektion af CVC (med "negativ modstand") bruges som startrelæer , tidsrelæer, i systemer til måling og styring af effekten af elektromagnetisk stråling ved mikrobølgefrekvenser (eller mikrobølger), termisk kontrol og brandalarmsystemer, i installationer flowkontrol af flydende og granulære medier.
De mest almindelige er mellemtemperatur-termistorer (med en temperatur TCR fra -2,4 til -8,4% / K), som har en bred vifte af modstande (fra 1 til 10 6 Ohm ).
Der er også termistorer med en lille positiv temperaturkoefficient for modstand (eller TCR) (fra 0,5 til 0,7% / K) lavet på basis af silicium , hvis modstand ændres i henhold til en lov tæt på lineær. Sådanne termistorer bruges i kølesystemer og temperaturstabilisering af transistorers driftsformer i forskellige elektroniske systemer .
Også PTC-termistorer bruges som selvregulerende varmeelementer, hvis modstand øges, når deres egen temperatur stiger (PTC-varmer). Et sådant varmeelement vil aldrig overophedes og vil have en tendens til at holde en konstant temperatur tæt på Curie-punktet . Temperaturen kan holdes konstant under drift over en lang række spændinger og omgivende temperaturer. Den termiske effekt i dette tilfælde afhænger af effektiviteten af varmefjernelse. Jo mere effektivt varmen fjernes, jo højere er termisk effekt af posistorvarmeren, henholdsvis strømforbruget er også højere.
Se også
Noter
- ↑ V. G. Gerasimov, O. M. Knyazkov, A. E. Krasnopolsky, V. V. Sukhorukov . Grundlæggende om industriel elektronik. - M .: Højere skole, 1978. - S. 17-21.
- ^ U.S. patent nr. 2.021.491, 19. november 1935. Elektrisk pyrometermodstand . Beskrivelse af patentet på webstedet for US Patent and Trademark Office .
- ↑ Informationsportal "Temperatur". Termistorer . temperaturer.ru. Dato for adgang: 26. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 26. oktober 2016.
Litteratur
- Sheftel I.T. Termistorer.
- McLean E.D. Termistorer.
- Shashkov A.G. Termistorer og deres anvendelser.
- Pasynkov VV, Chirkin LK Halvlederenheder: Lærebog for universiteter. - 4. revision. og yderligere udg. - M . : Højere skole, 1987. - S. 401-407. — 479 s. — 50.000 eksemplarer.